ÍNDICE CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

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1 ÍNDICE CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN 1.1. Química, definición y clasificación La química como ciencia y como tecnología Panorama de su evolución histórica Sistemas materiales: materia, cuerpo, sustancia. Propiedades Componentes y fases Separación y fraccionamiento Combinación y descomposición. Leyes fundamentales: gravimétricas y volumétricas Hipótesis atómica y molecular. Atomicidad Constante de Avogadro. Mol, masa atómica Fórmulas químicas. Fórmulas moleculares. Masa molecular. Composición centesimal Ecuaciones químicas Compuestos binarios y seudobinarios: óxidos, hidróxidos, ácidos, sales. Nomenclatura Estequiometría Pureza, rendimiento Apéndice 1.1: Referencia a los premios Nóbel Premios Nóbel de Química Premios Nóbel de Física Apéndice 1.2: El Sistema Internacional de Unidades Antecedentes Las dos clases de unidades SI Unidades SI. Definiciones Símbolos... 89

2 926 EDUARDO AMADEO Unidades derivadas. Expresiones Observaciones Recomendaciones Múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades SI. Prefijos SI. 92 Recomendaciones El kilogramo Unidades fuera del SI Apéndice 1.3: Medidas, precisión y tratamiento de los datos Introducción Cifras ciertas e inciertas. Cifras significativas Precisión y exactitud Errores Consideraciones estadísticas Reglas para los cálculos Procedimientos gráficos Apéndice 1.4: Constantes y equivalencia de unidades Algunas constantes físicas universales Factores de conversión o equivalencias de: volumen y capacidad Longitud Masa Presión Calor, energía, trabajo Potencia Conversión de temperaturas Ejercicios y problemas CAPÍTULO 2: ESTRUCTURA DE LA MATERIA 2.1. Introducción Evidencias experimentales que demuestran la existencia de los átomos Rayos catódicos Iones

3 QUÍMICA GENERAL Rayos X Radiactividad Dispersión de los rayos α Materia y energía Espectro de la radiación electromagnética Interacción entre la energía radiante y la materia. Espectros Cuantos Efecto fotoeléctrico Constitución del átomo. Partículas elementales Nociones sobre el núcleo del átomo Número atómico, número másico, isótopos, isóbaros Nociones sobre fisión y fusión nuleares Reacciones en cadena Apéndice 2.1: La Química y el núcleo atómico Ubicación Radiactividad detección Velocidad de desintegración Barrera de potencial Aceleradores de partículas. Primera reacción nuclear inducida Constitución nuclear Radiactividad artificial (o inducida) La fisión del núcleo Reacciones en cadena Los elementos transuránicos Estabilidad nuclear Clasificación de las reacciones nucleares La energía en las reacciones nucleares Energía de enlace nuclear Aplicaciones de las reacciones nucleares Aplicaciones curiosas? Apéndice 2.2: El señor Aguirre sueña el espectro electromagnético Ejercicios y problemas

4 928 EDUARDO AMADEO CAPÍTULO 3: ESTRUCTURAS ATÓMICA Y MOLECULAR 3.1. Modelos atómicos: breve reseña de su evolución histórica Nociones sobre el modelo mecánico-cuántico Niveles electrónicos de energía; espectros de absorción y de emisión. Niveles fundamental y excitados Números cuánticos Mecánica ondulatoria Principio de indeterminación Orbitales atómicos Principio de exclusión Principio de multiplicidad máxima Configuraciones electrónicas Energía de ionización Clasificación periódica Estructura atómica y clasificación periódica Propiedades periódicas Volumen atómico Radio atómico Radio iónico Valencia Electronegatividad Afinidad electrónica Noción de enlace químico Enlace iónico Enlace covalente Hibridación Covalencia coordinada Resonancia Enlace metálico Dipolos Enlace de hidrógeno Fuerzas de Van der Waals Apéndice 3.1: Función de ondas ψ Apéndice 3.2: Escala de electronegatividades (Pauling) Ejercicios y problemas

5 QUÍMICA GENERAL 929 CAPÍTULO 4: GASES 4.1. Introducción Gases. Definiciones Volumen Temperatura Presión Ley de Boyle-Mariotte Ley de Charles-Gay-Lussac Ley de Avogadro Ecuación general de estado Ley de Dalton Ley de Graham Teoría cinético-molecular Desviaciones respecto de la ley de Boyle-Mariotte Desviaciones respecto de la ley de Charles-Gay-Lussac Desviaciones respecto de la ley de Avogadro Desviaciones respecto de la ley de Dalton Ecuación de Van der Waals Licuación de gases Regla de Cailletet y Mathias Transición del estado gaseoso (vapor) al líquido Parámetros críticos Apéndice 4.1: Determinación de las constantes de Van der Waals. Para temperaturas subcríticas Fundamentos del método Cálculo Ejercicios y problemas CAPÍTULO 5: LÍQUIDOS 5.1. Líquidos ideales Presión de vapor Ecuación de Clapeyron-Clausius Ebullición Tonometría Puntos de fusión y de ebullición

6 930 EDUARDO AMADEO 5.7. Viscosidad Tensión superficial Nociones sobre estructura de los líquidos Apéndice 5.1: Ecuación de Clapeyron-Clausius Apéndice 5.2: Eudiometría Ejercicios y problemas CAPÍTULO 6: SÓLIDOS 6.1. Nociones sobre estructuras cristalinas Dispersión de rayos X Empaquetamiento Número de coordinación. Poliedro de coordinación Sistemas cristalinos Elementos de simetría Ejes cristalográficos. Parámetros. Símbolos Notaciones de Weiss y de Miller Sistemas cristalográficos Defectos en los sólidos cristalinos Tipos de sólidos Sólidos no cristalinos Isomorfismo. Polimorfismo Otras redes Apéndice 6.1: Radios críticos Número de coordinación Número de coordinación Número de coordinación Número de coordinación Apéndice 6.2. Redes de Bravais Apéndice 6.3: Semiconductores Apéndice 6.4: Sólidos no cristalinos Apéndice 6.5: Cristales líquidos Ejercicios y problemas

7 QUÍMICA GENERAL 931 CAPÍTULO 7: EQUILIBRIO FÍSICO 7.1. Introducción Equilibrios Cambios de estado Gráfica de calentamiento Conceptos de sistema y de fase Diagrama de fases. Punto triple. Diagrama de fases del agua Grados de libertad. Componentes. Regla de las fases Aplicaciones de la regla de las fases Ejercicios y problemas CAPÍTULO 8: SOLUCIONES 8.1. Introducción Tipos de soluciones Concentración Solubilidad Solubilidad de sólidos en líquidos. Ley de Raoult Propiedades coligativas Ebulloscopía Crioscopía Factor «i» de Van t Hoff Soluciones ideales Distribución de un soluto entre solventes no miscibles Soluciones de líquidos en líquidos Diagramas de ebullición Soluciones de líquidos parcialmente miscibles Soluciones de líquidos casi completamente inmiscibles Soluciones de gases en líquidos. Ley de Henry Soluciones de gases en gases Soluciones de sólidos en sólidos Apéndice 8.1: Ósmosis inversa Apéndice 8.2: Soluciones coloidales Ejercicios y problemas

8 932 EDUARDO AMADEO CAPÍTULO 9: TERMODINÁMICA 9.1. Introducción Termodinámica Principio cero de la termodinámica Equivalencia entre calor y trabajo Energía. Formas Primer principio de la termodinámica. Energía interna Temperatura y calor Capacidad calorífica. Ecuaciones polinómicas Noción de entalpía Calor de las reacciones químicas Ecuaciones termoquímicas Leyes termoquímicas Calor de formación Calor de combustión Calor de hidrogenación Efecto de la temperatura sobre el calor de reacción Cambios de fase Calores de disolución y de dilución Calor de neutralización Calor de ionización Energías de enlace y calor de reacción Espontaneidad de las reacciones químicas Segundo principio de la termodinámica. Entropía Energía libre de Gibbs Apéndice 9.1: Combustión Combustible Poder calorífico Aire Combustión Clases de combustión Combustión perfecta teórica Combustión perfecta con aire en exceso Combustión imperfecta

9 QUÍMICA GENERAL 933 Combustión incompleta Comparación entre las distintas clases de combustión Ejercicios y problemas CAPÍTULO 10: CINÉTICA QUÍMICA Introducción Velocidad de reacción. Orden Determinación del orden de una reacción Reacciones de primer orden Vida media Determinación del orden (reaciones de primer orden) Reacciones de segundo orden Determinación del orden (reaciones de segundo orden) Variación de la velocidad de reacción con la temperatura Mecanismo de las reacciones químicas Complejo activado. Energía de activación Mecanismo de reacciones en etapas Catálisis Reacciones fotoquímicas Ejercicios y problemas CAPÍTULO 11: EQUILIBRIO QUÍMICO Introducción Ley de acción de masas Ecuación del equilibrio químico Constante de equilibrio de casos especiales Constante de equilibrio de sistemas gaseosos Constante de equilibrio de sistemas con fases sólidas Desplazamiento del equilibrio Agregado de una sustancia inerte a un sistema en equilibrio Ecuación de Van t Hoff Principio de Le Chatelier-Braun Cociente de reacción Ejercicios y problemas

10 934 EDUARDO AMADEO CAPÍTULO 12: EQUILIBRIO EN SOLUCIÓN Introducción Constantes de equilibrio en solución Electrólitos y no electrólitos Disociación iónica Grado de disociación Disociación de ácidos y bases Disociación de iones complejos Producto de solubilidad Efecto del ión común Predicción de insolubilidad Separación de iones por precipitación Ácidos y bases. Teorías Ionización del agua. Escala de ph Reacciones ácido-base. Neutralización Hidrólisis Soluciones amortiguadoras Titulaciones. Indicadores Curvas de titulación Ejercicios y problemas CAPÍTULO 13: REACCIONES REDOX Introducción Oxidación. Reducción Reacciones Redox Agentes oxidante y reductor El número de oxidación Método de ajuste de ecuaciones químicas Intensidad del poder oxidante y reductor Potenciales: definiciones y convención de signos Pilas. Hemirreacciones, hemipilas; electrodos Pilas patrón Influencia de la concentración del electrólito sobre la fem de una pila Influencia de la temperatura sobre la fem de una pila Fuentes químicas de corriente eléctrica

11 QUÍMICA GENERAL Pilas de combustible Potenciales de oxidación-reducción Predicción de las reacciones Redox Ejercicios y problemas CAPÍTULO 14: ELECTROQUÍMICA Introducción Conductores. Clases Reacciones electroquímicas Leyes de la electrólisis o de Faraday Conductividad eléctrica Conductividad eléctrica equivalente Conductividad eléctrica de sales fundidas Conductividad eléctrica de sales sólidas Cinética elecctroqímica Polarización Sobretensión Pasividad Deposición electrolítica de metales Electrólisis de sales fundidas Electrólisis de sales disueltas Apéndice 14.1: Corrosión Introducción Tipos de corrosión Mecanismo básico del proceso de corrosión Formas de corrosión Apéndice 14.2: Determinación de la conductividad de electrolitos Ejercicios y problemas Glosario de términos y expresiones Respuestas a la ejercitación propuesta Fichas del ejercicio especial de la página